本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种车身骨架及具有该车身骨架的汽车。
背景技术：
随着新能源汽车的发展，对汽车车身的轻量化程度的要求越来越高，车身骨架是实现轻量化设计要求的重要部分之一。
对于汽车的车身骨架，在实现最大程度轻量化的要求下，还要满足结构性能。其要满足车身连接支撑的强度、刚度，还要满足前碰、后碰、侧碰时的碰撞安全性能要求。
有鉴于此，如何对汽车的车身骨架进行优化设计，提供一种整体重量轻，且结构性能高，满足碰撞和安装要求的车身骨架，是本领域技术人员亟待解决的问题之一。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种车身骨架，通过各根梁的结构及连接关系的优化设计，使该车身骨架具有三角支撑结构、梯形支撑结构，从而有效提高车身骨架的扭转刚度、增强车身骨架结构的稳定性，提升整车的性能。本发明的另一目的是提供一种具有该车身骨架的汽车。
本发明提供了一种车身骨架，包括前部上纵梁、前风挡安装梁和连接梁，其中：
所述前部上纵梁与车身的前部主梁均沿车身长度方向延伸，且所述前部上纵梁位于前部主梁的上方，所述前部上纵梁的后端沿车身长度方向向后延伸，以连接在所述前风挡安装梁的顶侧壁；
所述连接梁竖直地连接在所述前部上纵梁与车身的前部主梁之间；
所述前风挡安装梁的前端自所述前部上纵梁的后方延伸至所述前部上纵梁的下方，以连接在所述连接梁的后侧壁；
所述前部上纵梁、所述前风挡安装梁与所述连接梁一起形成第一前部三角支撑结构。
可选地，所述前部主梁包括：
前部前主梁，所述前部前主梁具有空腔，且所述空腔内设置沿车身宽度方向、用于安装汽车的摆臂和/或减震器的安装孔；和
前部后主梁，所述前部后主梁为空心梁，其与所述前部前主梁同方向延伸，且位于所述前部前主梁的后方；
所述连接梁的底部的前侧壁连接所述前部前主梁的后端面，所述连接梁的底部的后侧壁连接所述前部后主梁的前端面，且所述前部后主梁的后端连接在所述A柱，所述A柱的顶端连接在所述前风挡安装梁的底侧壁，以使所述连接梁、所述前部后主梁、所述A柱与所述前风挡安装梁一起形成前部梯形支撑结构。
可选地，所述车身骨架进一步包括前部分解梁，所述前部分解梁倾斜地连接在所述前部后主梁与车身的门槛梁之间，且所述前部分解梁的前端连接在所述前部后主梁，后端连接在所述门槛梁。
可选地，所述前部分解梁后端和所述门槛梁连接点与所述A柱底端和所述门槛梁连接点之间的距离小于第一阈值，以使所述前部分解梁与所述前部后主梁、A柱一起形成第二前部三角支撑结构。
可选地，所述车身骨架进一步包括B柱加强梁，所述B柱加强梁位于车身的B柱的前方，且所述B柱加强梁顶端连接在车身的B柱、底端连接在车身的门槛梁，以使所述B柱加强梁与所述B柱、所述门槛梁一起形成中部三角支撑结构。
可选地，所述车身骨架进一步包括第一后部分解梁、B柱和后部下纵梁，其中：
所述后部下纵梁沿车身长度方向延伸，其前端连接在所述B柱的底部的后侧壁；
所述第一后部分解梁的前端连接在所述B柱、后端连接在所述后部下纵梁，以使所述第一后部分解梁与所述B柱、所述后部下纵梁一起形成第一后部三角支撑结构。
可选地，所述车身骨架进一步包括第一后部支撑梁和后部主梁，其中：
所述后部主梁沿车身长度方向延伸，其前端连接在所述B柱的后侧壁，且所述后部主梁位于所述后部下纵梁的上方；
所述第一后部支撑梁竖直连接在后部主梁与后部下纵梁之间，所述第一后部分解梁的前端连接在所述B柱与所述后部主梁的相交处，以使所述第一后部支撑梁与所述第一后部分解梁、所述后部主梁、所述后部下纵梁一起形成第一后部梯形支撑结构。
可选地，所述车身骨架进一步包括第二后部分解梁和后部主梁，其中：
所述后部主梁沿车身长度方向延伸，其前端连接在所述B柱的后侧壁，且所述后部主梁位于所述后部下纵梁的上方；
所述第二后部分解梁的前端连接在所述B柱、后端连接在所述后部主梁，以使所述第二后部分解梁与所述B柱、所述后部主梁一起形成第二后部三角支撑结构。
可选地，所述车身骨架进一步包括第二后部支撑梁和后部上纵梁，其中：
所述后部上纵梁沿车身长度方向延伸，其前端连接在所述B柱的后侧壁，且所述后部上纵梁后部主梁位于所述后部主梁的上方；
所述第二后部支撑梁竖直连接在所述后部主梁与后部上纵梁之间，所述第二后部分解梁的前端连接在所述B柱与所述后部上纵梁的相交处，以使所述第二后部支撑梁与所述第二后部分解梁、所述后部上纵梁、所述后部主梁一起形成第二后部梯形支撑结构。
本发明还提供一种汽车，所述汽车包括以上所述的车身骨架。
附图说明
以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
图1为本发明的一种具体实施例中的车身骨架的结构示意图。
标号说明：
11 前部上纵梁；
12 前风挡安装梁；
13 连接梁；
14 前部主梁；
141 前部前主梁；
142 前部后主梁；
15 前部分解梁；
16 A柱；
17 门槛梁；
18 B柱加强梁；
19 B柱；
20 第一后部分解梁；
21 第二后部分解梁；
22 第一后部支撑梁；
23 第二后部支撑梁；
24 后部下纵梁；
25 后部主梁；
26 后部上纵梁；
1a 第一前部三角支撑结构；
1b 第二前部三角支撑结构；
1c 前部梯形支撑结构；
2a 中部三角支撑结构；
3a 第一后部三角支撑结构；
3b 第二后部三角支撑结构；
3c 第一后部梯形支撑结构；
3d 第二后部梯形支撑结构。
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。
在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本发明相关部分，而并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。
车身骨架作为整车的支撑结构，需要具有稳定的结构支撑、较强的强度和刚度，同时还需满足碰撞性能，确保整车的安全性能。然而，随着轻量化的发展要求不断提高，采用轻量化材质的车身骨架时，现有技术中的车身骨架往往难以同时充分满足轻量化与强度、刚度及碰撞性能的要求。为了解决此问题，本发明提供了一种结构优化的车身骨架，在车身骨架的前部区域、中部区域和后部区域设置三角支撑结构和/或梯形支撑结构，从而增强车身骨架的稳定性，改善整车的强度和刚度，并满足碰撞时对车身骨架的性能要求。
下面结合附图1所示的本发明的一种具体实施例中的车身骨架的结构示意图，对本发明的技术方案进行详细阐述。
需要说明的是，在本实施例中所出现的方位词均是以汽车的车身为基准，其中，所称的“前和后”均是以车身的长度方向为基准的。即，前为朝向车头方向的一侧，后为朝向车尾方向的一侧。同样地，“顶和底”均是以车身的高度方向为基准的，即，顶为在车身的高度方向上朝向车身上部的一侧，底为在车身的高度方向上朝向车身下部的一侧。
本发明提供一种车身骨架，包括前部上纵梁11、前风挡安装梁12和连接梁13，其中：
前部上纵梁11与车身的前部主梁14方向一致，均沿车身长度方向延伸，且前部上纵梁11位于前部主梁14的上方，前部上纵梁11的后端沿车身长度方向向后延伸，以连接在前风挡安装梁12的顶侧壁；
连接梁13竖直地连接在前部上纵梁11与车身的前部主梁14之间；
前风挡安装梁12的前端自前部上纵梁11的后方延伸至前部上纵梁11的下方，以连接在连接梁13的后侧壁；
前部上纵梁11、前风挡安装梁12与连接梁13一起形成第一前部三角支撑结构1a。
在本发明的具体实施例中，前部主梁14包括前部前主梁141和前部后主梁142。前部前主梁141主要用于为摆臂和减震器提供安装位置，前部后主梁142主要起到将碰撞力传递至A柱16的作用。前部后主梁142与前部前主梁141同方向延伸，位于前部前主梁141的后方，具体如图所示，连接梁13底部的前侧壁连接前部前主梁141的后端面、连接梁13的底部的后侧壁连接前部后主梁142的前端面，这样，通过连接梁13将前部主梁14分成前部前主梁141和前部后主梁142，从而使前部前主梁141的结构满足摆臂和减震器的安装要求，提高足够的强度，而使前部后主梁142进行轻量化设计，并连接A柱，满足碰撞力的分解传递。
如此设置，连接梁13的顶端连接在前部上纵梁11上，用于可靠稳定地支撑前部上纵梁11。
并且，前风挡安装梁12的前端适应前风挡安装梁12的形状向前下方延伸，伸入到前部上纵梁11的下方，进而与连接梁13连接，这样，可使前风挡安装梁12的位置更加稳固。同时，前部上纵梁11的后端沿车身的长度方向向后延伸，与前风挡安装梁12连接，如此，可使相互独立的前部上纵梁11的后端与前风挡安装梁12相互连接，并通过连接梁13的连接作用使前部上纵梁11、前风挡安装梁12与连接梁13一起形成了第一前部三角支撑结构1a，从而有效增强了前部的稳定性，为其他零部件的安装提供可靠的支撑，提高整车的结构性能。
在本具体实施例中，前部前主梁141具有空腔结构，以减轻前部主梁14的重量，并且，在空腔内设置沿车身宽度方向的安装孔，从而为摆臂和减震器提供安装点。通过挤压使安装孔与空腔一体的前部前主梁141，这样，无需另采用摆臂和减震器的安装支架与前部主梁14焊接或螺接，再来安装摆臂和减震器，可提高摆臂和减震器与前部前主梁141连接的稳定性、牢固性，提升其连接点位置的扭转刚度和弯曲刚度。
前部后主梁142主要起到将碰撞力传递至A柱16的作用，其前部后主梁142为空心梁，以减轻车身的重量。
如图所示，前部前主梁141的前端连接在吸能盒上，后端连接在连接梁13的前侧面，而前部后主梁142的前端连接在连接梁13的后侧面，其后端连接在A柱16上，从而将碰撞力由前部前主梁141经连接梁13的底部传递至前部后主梁142，经过前部后主梁142的溃缩分解后传递至A柱16。
如图所示，通过连接梁13又使前部后主梁142、A柱16、前风挡安装梁12与该连接梁13一起形成前部梯形支撑结构1c。当发生前碰时，碰撞力分别沿前部上纵梁11和前部前主梁141向后传递。其中碰撞力沿前部上纵梁11向后传递，一部分传递至前风挡安装梁12，一部分在前部上纵梁11与连接梁13的连接处吸收分解；而沿前部前主梁141向后传递的碰撞力，一部分经连接梁13继续向前部后主梁142传递，一部传递给连接梁13吸收分解，还可由连接梁13向前风挡安装梁12传递。这样，碰撞力通过前部梯形支撑结构1c和第一前部三角支撑结构1a发散的向后传递至A柱16及顶盖边梁，避免碰撞力集中造成车身重要构件损坏和人员损伤。
并且，当前部梯形支撑结构1c受到碰撞力后，在碰撞力的作用下，前部上纵梁11、连接梁13和前部后主梁142均沿车身长度方向向后变形，而前风挡安装梁12受到挤压而抵于前部后主梁142与连接梁13的连接处，如此，又形成一个三角支撑结构，从而与上述第一前部三角支撑结构1a共用前风挡安装梁12形成双三角支撑结构，以避免碰撞力产生进一步的破坏，提升车身碰撞的安全性能。
进一步地，车身骨架还包括前部分解梁15，前部分解梁15倾斜地连接在前部后主梁142与车身的门槛梁17之间，该前部分解梁15的前端连接在前部后主梁142，后端连接在车身的门槛梁17。当碰撞力传递至前部后主梁142时，可由该前部分解梁15分解一部分碰撞力至门槛梁17，这样将碰撞力向车身的底部分解，能够避免碰撞力对乘员舱的冲击，确保乘员舱人员的安全。
并且，前部分解梁15还可牵拉前部后主梁142，从而稳固前部后主梁142，确保前部后主梁142的稳定性。
该前部分解梁15的后端和门槛梁17连接点与A柱16底端和门槛梁17连接点之间的距离小于第一阈值，该第一阈值为5mm，从而使前部分解梁15靠近A柱16底端。这样，不仅将碰撞力传递至A柱16的底部区域，还可使前部分解梁15、前部后主梁142与A柱16一起近似形成第二前部三角支撑结构1b，用于提高车身骨架前部的稳定性。
针对以上实施例，该车身骨架进一步包括B柱加强梁18，B柱加强梁18位于车身的B柱19的前方，其B柱加强梁18顶端连接在车身的B柱19、底端连接在车身的门槛梁17，以使B柱加强梁18与B柱19、门槛梁17一起形成中部三角支撑结构2a。通过B柱加强梁18可增加B柱19的稳定性，并且，该中部三角支撑结构2a可增强B柱19区域的强度，提升侧碰时B柱19区域的稳定性，加强门锁安装部位的强度、增加B柱19区域承受开闭车门冲击的能力。
车身骨架还包括第一后部分解梁20和后部下纵梁24，其中，后部下纵梁24沿车身长度方向延伸，其前端连接在B柱19的底部的后侧壁；该第一后部分解梁20的前端连接在车身的B柱、19后端连接在车身的后部下纵梁24上，这样，可使第一后部分解梁20与B柱19、后部下纵梁24一起形成第一后部三角支撑结构3a。
当发生后碰时，后碰力一部分沿后部下纵梁24向B柱19传递，另一部分可由第一分解梁分解向B柱19中部区域传递，从而可避免后碰力集中而产生严重破坏。同时，通过该第一后部三角支撑结构3a可增加车身骨架后部防撞区域的强度，确保结构稳定。
第一后部分解梁20的前端连接在B柱19与后部主梁25的相交处，也就是说，第一后部分解梁20的前端同时与后部主梁25、B柱19连接。如此设置，通过该第一后部分解梁20将B柱19与后部主梁25进一步固定连接，增强后部主梁25与B柱19的连接强度，避免受到较大的碰撞力时，后部主梁25与B柱19的连接失效。
当发生后碰时，后碰力经由第一后部分解梁20分解传递到B柱19和后部主梁25，而非集中在第一后部分解梁20与B柱19的连接处，这样增加了后碰力的传递路径，增强了第一后部三角支撑结构3a结构的稳定性、牢固性。
进一步地，车身骨架包括第一后部支撑梁22和后部主梁25，其中，后部主梁25沿车身长度方向延伸，其前端连接在B柱19的后侧壁，且后部主梁25位于后部下纵梁24的上方。当第一后部分解梁20的前端同时连接在B柱和后部主梁25，即该第一后部分解梁20连接在B柱和后部主梁25的相交处。如此设置，可使第一后部支撑梁22、后部主梁25、第一后部分解梁20及后部下纵梁24一起形成第一后部梯形支撑结构3c。
当后部主梁25安装摆臂后，通过该第一后部梯形支撑结构3c及第一后部三角支撑结构3a稳固地支撑后部主梁25，避免摆臂摆动时，牵拉后部主梁25而导致后部主梁25与B柱连接失效，消除车身骨架的后部发生扭曲变形的现象。
车身骨架进一步包括第二后部分解梁21，该第二后部分解梁21的前端连接在B柱19、后端连接在后部主梁25，从而使第二后部分解梁21与B柱19、后部主梁25一起形成第二后部三角支撑结构3b。如此设置，在后部主梁25上传递的碰撞力可经第二后部分解梁21分解并传递至B柱19的上部区域，进一步分解后碰力，提升车身骨架后部的碰撞性能。
并且，在摆臂摆动时，第二后部三角支撑结构3b与第一后部三角支撑结构3a、第一后部梯形支撑结构3c相互作用，稳固后部主梁25，确保后部主梁25与B柱19连接的可靠性，提升车身骨架结构的稳定性。
在一种具体实施例中，车身骨架进一步包括第二后部支撑梁23，第二后部支撑梁23连接在后部主梁25与后部上纵梁26之间，该第二后部分解梁21的前端进一步与车身的后部上纵梁26连接，以使第二后部支撑梁23、第二后部分解梁21、后部上纵梁26及后部主梁25一起形成第二后部梯形支撑结构3d。
通过该第二后部梯形支撑结构3d能够稳固后部上纵梁26和后部主梁25，进一步辅助第一后部梯形、第一后部三角支撑结构3a、第二后部三角支撑结构3b将车身骨架的后部区域形成稳定、牢固的整体。
除上述车身骨架外，本发明还提一种汽车，该汽车包括上述的车身骨架，汽车的其他结构及连接关系请参见现有技术，由于上述车身骨架具有以上技术效果，因此，具有该车身骨架的汽车也应当具有相同的技术效果。
在本文中，“一个”并不表示将本发明相关部分的数量限制为“仅此一个”，并且“一个”不表示排除本发明相关部分的数量“多于一个”的情形。
在本文中，“上”、“下”、“前”、“后”等仅用于表示相关部分之间的相对位置关系，而非限定这些相关部分的绝对位置。
在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示重要程度及顺序、以及互为存在的前提等。
除非另有说明，本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围，也包括含于其中的若干子范围。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施方式描述的，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，而并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。